一种超结MOSFET结构的制作方法

本发明涉及半导体器件领域，具体地，涉及一种超结mosfet结构。

背景技术：

1、超结mosfet采用垂直交替p/n柱电荷平衡结构，实现了突破硅极限的超低导通电阻。与同电压等级的传统mosfet相比，超结mosfet主要在导通电阻、开关损耗、功率密度、可靠性和高频性能五大方面展现显著优势，适合高效率、高功率密度的现代电源应用。

2、为克服传统功率mosfet导通电阻与击穿电压之间的矛盾，超结mosfet的基本结构是在传统vdmos的漂移区中制备出交替排列、垂直分布的p型柱和n型柱。在截止态时，相邻的p柱与n柱之间发生横向的相互耗尽，在理想电荷平衡状态下，整个漂移区可被完全耗尽，从而能在更薄的漂移区内实现更高的击穿电压。由于耐压不再主要依赖于低掺杂的n型漂移区，超结结构中的n柱可以大幅提高掺杂浓度；当器件导通时，高掺杂的n柱为电流提供了低电阻通路，从而显著降低了器件的比导通电阻。

3、目前主流结构是在传统功率mosfet的n型漂移区中引入均匀分布的p柱（即p柱与n柱交替排列），实现在保持较高击穿电压的前提下有效降低导通电阻。然而，对于功率器件而言，导通电阻越低，其损耗越小，性能也就更加具有优势。随着新能源汽车、可再生能源发电等应用对功率器件效率和功率密度要求的不断提高，现有超结mosfet的导通电阻已逐渐逼近其结构极限，迫切需要一种能够的新型结构。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术中mosfet器件导通电阻难以进一步降低的问题，本申请提供一种超结mosfet结构，能够显著降低导通电阻、提升击穿电压。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明一方面提供了一种超结mosfet结构，包括：

3、衬底；

4、外延层，位于所述衬底上；

5、多个第二导电类型的柱区，位于所述外延层内，自所述外延层表面自上而下延伸至所述外延层内部，多个所述柱区沿第一方向间隔排布；

6、多个栅极结构，所述多个栅极结构位于相邻的两个所述柱区之间，所述多个栅极结构沿所述第一方向间隔排布；

7、体区，位于所述柱区靠近所述外延层表面的一侧，并延伸至相邻两个所述柱区之间；

8、源区，位于所述体区靠近所述外延层表面的一侧；

9、源极金属层，位于所述外延层表面，与所述源区和体区实现电连接。

10、可选地，所述柱区沿水平面的第二方向延伸；所述源极金属层包括多条源极金属线，所述多条源极金属线沿所述第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向正交。

11、可选地，还包括：

12、绝缘氧化层，覆盖于所述外延层表面及所述栅极结构上方，以隔离所述栅极结构和所述源极金属层；

13、多个接触孔，贯穿所述绝缘氧化层，所述接触孔位于所述源区上方，用于实现所述源极金属层与所述源区和所述体区的电连接。

14、可选地，相邻两个所述柱区之间设置有两个所述栅极结构，包括第一栅极结构和第二栅极结构。

15、可选地，两个所述栅极结构之间的源区的尺寸，不等于所述第一栅极结构与左侧所述柱区之间的源区的尺寸，也不等于所述第二栅极结构与右侧所述柱区之间的源区的尺寸。

16、可选地，两个所述栅极结构之间的源区的尺寸与所述第一栅极结构或第二栅极结构与其相邻柱区之间的源区的尺寸之比为3:2。

17、可选地，所述栅极结构为沟槽栅结构，包括：

18、沟槽，沿所述外延层自上而下形成；

19、栅氧化层，覆盖于所述沟槽内壁；

20、栅极导电层，填充于所述沟槽内。

21、可选地，还包括：多条栅极互连线，所述栅极互连线沿所述第一方向延伸，沿所述第二方向间隔排布，位于所述多个栅极结构上方，与沿所述第一方向间隔排布的所述栅极结构的顶部电连接。

22、可选地，还包括：层间介质层，所述层间介质层位于所述栅极互连线与所述外延层之间，所述层间介质层的厚度等于栅氧化层的厚度。

23、可选地，所述多条栅极互连线沿所述第二方向间隔排布的宽度大于一组接触孔沿所述第二方向的延伸长度。

24、如上所述，本发明提供的超结mosfet结构，至少具备如下有益技术效果：

25、本发明的超结mosfet结构中在相邻两个柱区之间设置多个栅极结构，增加沟道数量，形成多个沟道并联，相当于增加了单位面积内的总沟道宽度。当器件导通时，增加导通路径，降低沟道电阻，降低整体导通电阻。并且栅极结构之间的中间源区尺寸与侧边源区尺寸不相等，形成非对称源区尺寸分布，非对称源区尺寸分布能够调控沟道内的横向电场分布，提高了载流子迁移率，降低沟道电阻，还能促使器件内部电场重新分布，有效避免了局部电场集中，使横向电场分布更加均匀。

1.一种超结mosfet结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超结mosfet结构，其特征在于，所述柱区沿水平面的第二方向延伸；所述源极金属层包括多条源极金属线，所述多条源极金属线沿所述第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向在水平面内相互正交。

3.根据权利要求1所述的超结mosfet结构，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的超结mosfet结构，其特征在于，相邻两个所述柱区之间设置有两个所述栅极结构，包括第一栅极结构和第二栅极结构。

5.根据权利要求4所述的超结mosfet结构，其特征在于，两个所述栅极结构之间的源区的尺寸，不等于所述第一栅极结构与左侧所述柱区之间的源区的尺寸，也不等于所述第二栅极结构与右侧所述柱区之间的源区的尺寸。

6.根据权利要求5所述的超结mosfet结构，其特征在于，两个所述栅极结构之间的源区的尺寸与所述第一栅极结构或第二栅极结构与其相邻柱区之间的源区的尺寸之比为3:2。

7.根据权利要求1所述的超结mosfet结构，其特征在于，所述栅极结构为沟槽栅结构，包括：

8.根据权利要求1所述的超结mosfet结构，其特征在于，还包括：多条栅极互连线，所述栅极互连线沿所述第一方向延伸，且沿所述第二方向间隔排布；所述栅极互连线位于所述多个栅极结构上方，与所述栅极结构的顶部电连接。

9.根据权利要求8所述的超结mosfet结构，其特征在于，还包括：层间介质层，所述层间介质层位于所述栅极互连线与所述外延层之间，所述层间介质层的厚度等于栅氧化层的厚度。

10.根据权利要求8所述的超结mosfet结构，其特征在于，所述多条栅极互连线沿所述第二方向间隔排布的宽度大于一组接触孔沿所述第二方向的延伸长度。